Aperçu
La cellulose est un polymère naturel composé d’unités β-glucose anhydres et possède trois groupes hydroxyle sur chaque cycle de base.En modifiant chimiquement la cellulose, divers dérivés de la cellulose peuvent être produits, parmi lesquels l'éther de cellulose.L'éther de cellulose est un composé polymère avec une structure éther dérivé de la cellulose, notamment la méthylcellulose, l'éthylcellulose, l'hydroxyéthylcellulose, l'hydroxypropylcellulose, la carboxyméthylcellulose et autres.Ces dérivés sont généralement produits en faisant réagir de l'alcali-cellulose avec du monochloroalcane, de l'oxyde d'éthylène, de l'oxyde de propylène ou de l'acide monochloroacétique.L'éther de cellulose obtenu présente une excellente solubilité dans l'eau, une capacité épaississante et des propriétés filmogènes, et il est largement utilisé dans des industries telles que la construction, les produits pharmaceutiques, l'alimentation et les cosmétiques.L'éther de cellulose est un matériau renouvelable, biodégradable et non toxique, ce qui en fait une alternative populaire aux polymères synthétiques.
Performances et fonctionnalités
1. Caractéristiques d'apparence
L'éther de cellulose est une poudre fibreuse blanche et inodore qui absorbe facilement l'humidité et forme un colloïde stable, visqueux et transparent lorsqu'elle est dissoute dans l'eau.
2. Formation et adhésion du film
La modification chimique de la cellulose pour produire de l'éther de cellulose a un impact significatif sur ses propriétés, notamment sa solubilité, sa capacité filmogène, sa force de liaison et sa résistance au sel.Ces caractéristiques font de l'éther de cellulose un polymère hautement recherché doté d'une excellente résistance mécanique, flexibilité, résistance à la chaleur et résistance au froid.De plus, il présente une bonne compatibilité avec diverses résines et plastifiants, ce qui le rend approprié pour une utilisation dans la production de plastiques, de films, de vernis, d'adhésifs, de latex et de matériaux de revêtement de médicaments.En raison de ses propriétés polyvalentes, l’éther de cellulose est devenu un matériau important dans l’industrie manufacturière, offrant des performances, une stabilité et une durabilité améliorées à une large gamme de produits.En conséquence, il a un large éventail d’applications dans divers domaines, notamment les produits pharmaceutiques, les revêtements, les textiles, la construction et l’industrie alimentaire, entre autres.
3. Solubilité
La solubilité des éthers de cellulose tels que la méthylcellulose, la méthylhydroxyéthylcellulose, l'hydroxyéthylcellulose et la carboxyméthylhydroxyéthylcellulose de sodium varie en fonction de la température et du solvant utilisé.La méthylcellulose et la méthylhydroxyéthylcellulose sont solubles dans l'eau froide et dans certains solvants organiques mais précipitent lorsqu'elles sont chauffées, la méthylcellulose précipitant à 45-60°C et la méthylhydroxyéthylcellulose mixte éthérifiée à 65-80°C.Cependant, les précipités peuvent se dissoudre à nouveau lorsque la température baisse.D'autre part, l'hydroxyéthylcellulose et la carboxyméthylhydroxyéthylcellulose sodique sont solubles dans l'eau à n'importe quelle température mais insolubles dans les solvants organiques.Ces éthers de cellulose ont différentes propriétés de solubilité et de précipitation qui les rendent adaptés à diverses applications dans des industries telles que les plastiques, les films, les revêtements et les adhésifs.
4. Épaississement
Lorsque l'éther de cellulose se dissout dans l'eau, il forme une solution colloïdale dont la viscosité est influencée par le degré de polymérisation de l'éther de cellulose.La solution contient des macromolécules hydratées qui présentent un comportement non newtonien, c'est-à-dire que le comportement d'écoulement change avec la force de cisaillement appliquée.En raison de la structure macromoléculaire, la viscosité de la solution augmente rapidement avec la concentration, mais diminue rapidement avec l'augmentation de la température.La viscosité des solutions d'éther de cellulose est également influencée par le pH, la force ionique et la présence d'autres produits chimiques.Ces propriétés uniques de l’éther de cellulose le rendent utile dans diverses applications telles que les adhésifs, les revêtements, les cosmétiques et les produits alimentaires.
Application
1. Industrie pétrolière
La carboxyméthylcellulose de sodium (NaCMC) est un éther de cellulose avec une large gamme d'applications dans le processus d'extraction du pétrole.Ses excellentes propriétés d'augmentation de la viscosité et de réduction des pertes de fluide en font un choix populaire dans les fluides de forage, les fluides de cimentation et les fluides de fracturation.En particulier, il a montré des résultats prometteurs dans l’amélioration de la récupération du pétrole.Le NaCMC peut résister à diverses pollutions par les sels solubles et augmenter la récupération du pétrole en réduisant la perte d'eau. Sa résistance au sel et sa capacité d'augmentation de la viscosité le rendent idéal pour préparer des fluides de forage pour l'eau douce, l'eau de mer et l'eau salée saturée.
La carboxyméthylhydroxypropylcellulose de sodium (NaCMHPC) et la carboxyméthylhydroxyéthylcellulose de sodium (NaCMHEC) sont deux dérivés d'éther de cellulose avec un taux de mise en suspension élevé, de bonnes performances anti-calcium et une bonne capacité d'augmentation de la viscosité, ce qui en fait d'excellents choix comme agents et matériaux de traitement des boues de forage pour préparer des fluides de complétion.Ils présentent une capacité supérieure d'augmentation de la viscosité et des propriétés de réduction des pertes de fluide par rapport à l'hydroxyéthylcellulose, et leur capacité à être formulés en fluides de forage de différentes densités sous le poids du chlorure de calcium en fait un additif polyvalent pour augmenter la production de pétrole.
L'hydroxyéthylcellulose (HEC) est un autre dérivé de la cellulose utilisé comme agent épaississant et stabilisant la boue dans les processus de forage, de complétion et de cimentation.Comparé à la carboxyméthylcellulose sodique et à la gomme guar, le HEC présente une forte suspension de sable, une capacité élevée en sel, une bonne résistance à la chaleur, une faible résistance au mélange, moins de perte de liquide et un bloc de rupture du gel.HEC a été largement utilisé en raison de son bon effet épaississant, de ses faibles résidus et d’autres propriétés.Dans l’ensemble, les éthers de cellulose comme le NaCMC, le NaCMHPC, le NaCMHEC et le HEC jouent un rôle essentiel dans le processus d’extraction du pétrole et ont montré un potentiel important pour améliorer la récupération du pétrole.
2. Industrie de la construction et de la peinture
La carboxyméthylcellulose de sodium est un additif de matériau de construction polyvalent qui peut être utilisé comme retardateur, agent de rétention d'eau, épaississant et liant pour la maçonnerie de construction et le mortier de plâtre.Il peut également être utilisé comme dispersant, agent de rétention d’eau et épaississant pour le plâtre, le mortier et les matériaux de nivellement du sol.Un adjuvant spécial pour mortier de maçonnerie et de plâtre à base de carboxyméthylcellulose peut améliorer la maniabilité, la rétention d'eau et la résistance aux fissures, évitant ainsi les fissures et les vides dans le mur en blocs.En outre, la méthylcellulose peut être utilisée pour fabriquer des matériaux de décoration de surface de bâtiment respectueux de l'environnement pour les surfaces de murs et de carreaux de pierre de haute qualité, ainsi que pour la décoration de surface de colonnes et de monuments.
3. Industrie chimique quotidienne
La carboxyméthylcellulose de sodium est un viscosifiant stabilisant polyvalent qui peut être utilisé dans une variété de produits.Dans les produits en pâte contenant des matières premières solides en poudre, il joue un rôle essentiel dans la dispersion et la stabilisation de la suspension.Pour les cosmétiques liquides ou en émulsion, il fonctionne comme agent épaississant, dispersant et homogénéisant.Ce dérivé de cellulose peut également agir comme stabilisant d'émulsion, épaississant et stabilisant de pommade et de shampoing, stabilisant d'adhésif pour dentifrice et agent épaississant de détergent et agent antitache.La carboxyméthylhydroxypropylcellulose de sodium, un type d'éther de cellulose, est largement utilisée comme stabilisant du dentifrice en raison de ses propriétés thixotropes, qui aident à maintenir la formabilité et la consistance du dentifrice.Ce dérivé est également résistant au sel et aux acides, ce qui en fait un épaississant efficace dans les détergents et les agents antitaches.La carboxyméthylcellulose de sodium est couramment utilisée comme dispersant de saleté, épaississant et dispersant dans la production de lessive en poudre et de détergents liquides.
4. Médecine et industrie alimentaire
Dans l'industrie pharmaceutique, l'hydroxypropyl carboxyméthylcellulose (HPMC) de Yibang est largement utilisée comme excipient médicamenteux pour les préparations orales à libération contrôlée et à libération prolongée.Il agit comme un matériau retardateur de libération pour réguler la libération des médicaments et comme un matériau d'enrobage pour retarder la libération des formulations.La méthylcarboxyméthylcellulose et l'éthylcarboxyméthylcellulose sont couramment utilisées pour fabriquer des comprimés et des gélules, ou pour enrober des comprimés enrobés de sucre.Dans l'industrie alimentaire, les éthers de cellulose de qualité supérieure sont des épaississants, des stabilisants, des excipients, des agents de rétention d'eau et des agents moussants mécaniques efficaces dans divers aliments.La méthylcellulose et l'hydroxypropylméthylcellulose sont considérées comme métaboliquement inertes et peuvent être consommées sans danger.La carboxyméthylcellulose de haute pureté peut être ajoutée aux produits alimentaires, notamment au lait et à la crème, aux condiments, aux confitures, à la gelée, aux aliments en conserve, au sirop de table et aux boissons.De plus, la carboxyméthylcellulose peut être utilisée dans le transport et le stockage de fruits frais sous forme d'emballage plastique, offrant un bon effet de conservation, moins de pollution, aucun dommage et une production mécanisée facile.
5. Matériaux fonctionnels optiques et électriques
L'éther de cellulose de haute pureté avec une bonne résistance aux acides et au sel agit comme un stabilisant épaississant de l'électrolyte, offrant des propriétés colloïdales stables pour les piles alcalines et zinc-manganèse.Certains éthers de cellulose présentent une cristallinité liquide thermotrope, comme l'acétate d'hydroxypropylcellulose, qui forme des cristaux liquides cholestériques en dessous de 164°C.
Référence principale
● Dictionnaire des substances chimiques.
● Caractéristiques, préparation et application industrielle de l'éther de cellulose.
● Statu quo et tendance de développement du marché de l'éther de cellulose.
